В последнее время, судя по выставкам и встречам со специалистами на промышленных предприятиях, резко возросла потребность в сквозных системах, автоматизирующих процесс: плоское моделирование – раскладка элементов на листе (раскрой) – лазерная резка 2Х.
Это вызвано различными причинами, из которых основными на наш взгляд являются две. Первая из них – это возросшее в последнее время количество лазерных станков (кстати, как импортных, так и отечественных) на предприятиях. Вторая – недостаток функциональности программного обеспечения, поставляемого вместе с таким оборудованием. Как правило, в таких системах решаются лишь узкоспециальные задачи по созданию траектории движения лазера и совершенно не решены очевидные проблемы, связанные с этим процессом, а именно: оптимальное размещение вырезаемых элементов на листе. А плоские CAD-системы, в которых реализован процесс раскладки, в свою очередь, не предлагают эффективных средств по обработке на станках с ЧПУ.
Чувствуя требования рынка лазерной обработки, а также специализированных средств подготовки моделей для такой области промышленного производства, специалисты группы компаний ADEM еще несколько лет назад начали развивать инструментарий системы ADEM в данном направлении.
Получилось так, что в ADEM эти уже существующие функции совершенствовались от сложных к простым. По сложившейся в компании традиции специалисты не стали «фантазировать» пользуясь теоретической литературой, а обратились к опыту реального производства. Так, совместно с немецкой компанией TRUMPF – одним из мировых лидеров в области выпуска лазерных станков - был разработан ряд важнейших функций по пятикоординатной лазерной обработке. Все эти возможности системы успешно используются на массе предприятий, использующих станки TRUMPF, а также, благодаря простым средствам адаптации, в компаниях использующих оборудование других фирм.
Вслед за доработкой 5Х лазерной резки появились средства автоматизации процесса более простой, но и более востребованной 2Х обработки.
Как было сказано выше, процесс можно условно разделить на 3 важные части:
- Плоское моделирование
- Функции оптимальной раскладки плоских элементов на листе
- 2Х лазерная обработка
Подробно о плоском моделировании в текущих версиях ADEM не так давно на страницах "САПР и Графика" была статья. Поэтому мы не будем повторяться, а сосредоточимся на втором и третьем пункте.
Итак, функция Раскладка (Раскрой) предназначена для оптимального размещения элементов произвольной формы на прямоугольных листах.
В проект может быть включено до 10 листов и до 100 типов деталей. Количество деталей каждого типа не ограничено и вводится вручную в таблице деталей.
Когда пользователь указывает объекты, система формирует таблицы листов и деталей, при этом если объекты были извлечены из каталога или архива, то система дает им соответствующие каталожные или архивные имена. Если объект был просто начерчен, то система даст ему имя ”Лист” или ”Деталь” с номером данного элемента в базе данных системы.
Одна и та же деталь может быть добавлена несколько раз. Это удобно в случае, если приоритетным является раскладка нескольких деталей A, затем деталей B, а потом еще нескольких деталей A. Любая деталь может состоять из одного внешнего замкнутого элемента и может включать множество внутренних элементов (отверстий).
Существует ряд необходимых параметров для раскладки. Это приоритет раскладки деталей, возможные отступы от края, расстояние между деталями, а также возможные вращения деталей на листе и их зеркальное отражение.
Рис 1. Параметры раскладки деталей на листах.
Приоритет – назначение приоритета деталям, в соответствии с которым производится раскладка
- приоритет в порядке очереди элементов (предыдущая деталь в списке имеет более высокий приоритет по сравнению c последующей)
- приоритет в порядке наибольшего максимального габарита элемента (чем больше габарит, тем выше приоритет)
- приоритет в порядке наибольшей площади элемента (чем больше площадь, тем выше приоритет)
DX, DY – отступы от краев листа по X и по Y соответственно деталями (больше или равны 0)
Расстояние – минимально допустимое расстояние между деталями (больше или равно 0)
Вращение – переключатель возможного вращения деталей при раскладке. Возможны 4 варианта: не вращать детали, вращать на 90 градусов, вращать на 90 и 180 градусов, вращать на 90 и 180 и 270 градусов.
Зеркальное Отражение – флажок применения зеркального отражения деталей.
Например, возьмем три различных детали (см. рис 2).
Рис. 2 Детали для раскладки.
И два листа разного размера. Укажем листы раскладки и зададим следующие параметры:
Деталь 1 – количество = 6
Деталь 2 – количество = 5
Деталь 3 – количество = 7
Деталь 1 – количество = 3
Установим флажок «Зеркальное отражение» и покажем, что вращать детали можно на 90 и 180 градусов. Результат расчета раскладки деталей будет следующим (см. рис. 3):
Рис. 3 Результат Раскладки на 2 листах.
При этом все параметры расчета, включая количество деталей и листов, а также форму деталей, доступны для редактирования в любой момент времени. Остается только пересчитать возможный вариант раскроя.
Но известно, что производственный цикл не заканчивается на получении окончательной геометрии и оформлении соответствующей документации. Необходимо изготовить созданное изделие. В нашем случае рассмотрим, каким образом это будет происходить на простейшем двухкоординатном лазерном станке.
Подобные функции в ADEM-VX существуют давно, но в последнее время алгоритмы работы, а также идеология задания подобного типа обработки значительно упростились.
Известно, что для того чтобы начать технологическую проработку геометрии в ADEM мы просто переключаемся между модулями и работаем с моделью (объемной или плоской, как в данном примере) инструментами технолога – программиста на станке с ЧПУ.
Для лазерной обработки в системе существует специальный набор параметров, расположенных всего лишь в одном диалоге. Поэтому у пользователя системы нет необходимости переключаться между многочисленными панелями и системными меню.
Рис. 4. Диалог создания перехода лазерной обработки.
Порядок задания маршрута на лазерные станки ничем не отличается от задания на любой другой вид обработки. Задается место обработки (с плоской или объемной модели, или с их комплекса) и необходимые технологические параметры (инструмент, подходы/отходы к поверхности и др).
Для лазерной обработки существует набор специальных конструктивных элементов:
- Внешний контур (обработка замкнутых контуров производится с внешней стороны)
- Внутренний контур (обработка производится изнутри)
- Автоконтур (учитываются одновременно и внешние контура и отверстия расположенные внутри внешнего контура)
При этом если мы указываем геометрию, где положение материала неоднозначно, – в системе появится соответствующий запрос.
Указание геометрии может происходить окном. То есть при большом количестве элементов (а при раскладке и лазерной обработке элементы могут исчисляться тысячами) нет необходимости указывать каждый. Можно все взять в группу. Причем при расчете траектории движения перемещения на холостых ходах между конструктивными элементами может происходить по кратчайшему расстоянию, то есть может быть выполнена оптимизация таких перемещений.
Рис. 5 Расчет траектории движения лазера на первом листе.
Помимо стандартных параметров лазерной обработки (световой канал, направление (G42-G41) и др.) существует и ряд специфических методов. Например, автоматическое создание подходов на внутренних отверстиях, радиус которых меньше заданного параметра (в этом случае во избежание зареза подход автоматически начинается в радиусе отверстия).
После расчета траектории движения и моделирования процесса обработки мы можем получить непосредственно управляющую программу, если предварительно выберем нужный нам постпроцессор. Подготовка постпроцессора происходит в соответствующем модуле и для несложной двухкоординатной лазерной обработки занимает незначительное количество времени.
Но следует помнить еще об одном из важнейших свойств системы – ассоциативности геометрии и технологии. Мы получили маршрут обработки и УП не просто на данную геометрию, а на весь набор деталей со всеми возможными изменениями в геометрии.
Таким образом, процесс плоского моделирования – раскладки деталей на листе – подготовки УП для лазерных станков в ADEM-VX, а также внесение изменений в такие проекты, может занимать минуты в буквальном смысле, что в разы позволит увеличить производительность труда на этом участке.
автор статьи: Карабчеев К.С.